急傾斜煤層群開采水害防治技術探討

蔡正華 徐學文 駱黃艷

（樂礦集團，江西 景德鎮 333300）

1 概述

樂礦集團沿溝煤礦位于萍樂坳陷帶的東北端，于涌山橋砂區中部為一不完整的向斜構造，向斜軸呈北東走向，自西向東逐漸向北偏轉，略呈弧形。本區出露的含煤地層有上二迭統龍潭組和上三迭統安源組，為急傾斜煤層群組，煤層傾角50～75°，主要開采煤層為一、二、三、五、六、七、八煤。

2 礦井水文地質情況

沿溝煤礦屬低山丘陵區，本區對各時代地層難以絕對劃分含水層，特別是煤系地層和基底灰巖的富集水區在淺部（-100m以上），而深部則為零星裂隙水地段，難以區別含（隔）水層的空間位置。以地層為單位可將本區地層分為第四系孔隙水含水層、安源組煤系弱含水層、大冶組灰巖含水層、長興組灰巖含水層、龍潭組弱含水層、茅口組灰巖含水層、棲霞組灰巖含水層七個含水層（組）。

礦區范圍內僅有一條發源于大游山的小河橫于本區北端，垂直地層走向流入礦區。在流入本區7線和15線之間，河寬10～20m，深2～3m，河床標高+41m左右，枯季流量很小，一般為90～60m3/h（65.1)，雨季時為35.28萬m3/h（65.6.28）。河床途經煤系地層與淺部老窯貫通，穿煤系向南切割局部大冶、長興及陽新統、壺天群等灰巖，促使淺部巖溶發育強烈。

礦井內老窯采空區較多，塌陷范圍廣，地面破壞嚴重，老窯積水豐富。礦井開采過程中，易受到老窯突水威脅。而且由于采空塌陷地面受到嚴重破壞形成洼地，給降水補給創造了良好的條件，井下水量大小直接受大氣降水和老窯蓄水所控制。

經現場實際測量，礦井范圍內匯水面積有5825600m2，歷史上最大日降雨量203.3mm，最大匯水量40051m3/h，各山塢最大匯水量8010m3/h。由于煤層露頭與地表水直接相通，大氣降雨對礦井充水有直接影響，降雨集中期與井下涌水量關系密切，雨季期間井下涌水量明顯增大，見表1。

表1 礦井涌水量

3 礦井開拓方式、采區布置及開采方法

采用立井開拓方式，開采煤層B4～15煤，計18層煤層。井田面積4.8km2。礦井分為三個水平開采，一、二水平已經開采結束，三水平自東向西分為36采區、32采區、30采區和31采區。每個采區走向長度約600m，以采區石門分東西兩翼按區段布置采掘工作面。采用偽俯斜柔性掩護支架采煤法，自然垮落法管理頂板。

4 小窯調查情況

礦區內老窯密布，開采年代久遠。據1993年統計，沿溝煤礦礦區內生產小井數量達215座，各煤層均有分布。由于小井開采造成河床塌陷，致使河水灌入小井巷道，潰入國有礦井，造成礦井被淹。

2002 年，江西省政府組織對涌山橋礦區進行水患調查，確認沿溝井田范圍內有小井120座，最大采深-240m。其中有13座小井開采涌山河床保護煤柱，有40座小井開采國企礦礦井主要井巷保護煤柱和采區邊界煤柱，有42座小井超深越界開采，有8座小井上、下煤組同時開采，溝通上下煤組水力聯系。據統計估算，沿溝井田小窯采動面積約427萬m2，充水空間141.4萬m2。根據小窯分布情況，在本礦范圍內將小窯采空區劃分為7個積水區。

5 防治水技術及管理措施

（1）實施全面的地面環境治理工程，從源頭減少源水補給。

① 對煤礦（主要是地方小窯）開采破壞的地表實施環境治理工程。幾年來，在地面井田范圍內自東向西沿五煤頂板構筑了一條2300余米主排水溝（規格2.0×2.0m），并在主排水溝兩側構筑了多條支水溝，總長度約10000m，將山地低洼處積水排入主水溝；同時充填了100余個廢棄小窯井筒及開采沉陷區，并對地面進行了綠化，有效減少滲透入井下的雨水。江西省政府組織對涌山橋礦區進行水患調查所列的7個積水區已經全部消除。2010年地面治理前后集中降雨期降雨量與最大涌水量對比見表2。

表2 地面治理前后降雨量與最大涌水量對比

② 根據涌山河床保護煤柱破壞程度分析，1～5煤層破壞嚴重。為防止汛期河水滲漏入井，對涌山河保護煤柱實施圍幕注漿，使各孔中注漿體相互搭接以形成一道類似帷幕的混凝土防滲墻，以此截斷水流。共施工注漿孔31個，注漿1500m3，并對河道穿過煤層段實施人工鋼網混凝土河床，有效攔截了地面降雨通過空洞滲入井下。

③ 常態巡查，與地方政府聯手打擊盜挖盜采（打非治違），避免形成新的積水區。

（2）繪制詳細的礦井水文地質圖，將所有影響開采安全的積水區全部標注上圖，分別顏色標注小窯積水區與礦井下的水力聯系，實行紅綠線管理，并在采掘工程圖上詳細標注，以指導生產。

（3）根據礦井采掘方案，優先安排探放水工程（方案、設計、批復、驗收），消除全部有關聯的積水區。在擬劃定的采掘區域，先行施工覆蓋全部采掘范圍的探放水系統工程（為了一巷多用，充分與后期瓦斯抽采工程結合布置），井巷工程主要為施工煤層頂底板探放水順層巖巷和邊界放水上山，在巖巷中每隔50m布置探水小石門（探水鉆場），在距煤層10m處施工煤層探放水鉆孔，查清并放干水后再揭開煤層。按“三專兩探一報告”（三專：專業防治水技術人員、專用探水鉆機、專業探水隊伍；兩探：物探先行，鉆探驗證；一報告：探放水結論報告）要求，徹底消除水患，在有水患區域開展采掘活動必須嚴格執行“預測預報，有疑必探，先探后掘，先治后采”的原則（有靜水壓頭的要采取措施控制放水）。探清放干不等于消除了隱患，有動態補給水源的，必須采取穩定可靠的截引排水措施，不能認為水量小，流入采空區不會形成安全隱患。將紅線區變成綠線區后，再安排采掘工程，實施探放水工作時，所有影響區域必須撤人。

（4）對已探通、掘通、放凈水的老巷，如有常態補給水源的必須施工巷道工程，進行源頭攔截引水。通常在采區的邊界預留放水上山，在補給源頭攔截，消除動態流水遇上不可預測的因素，形成新的危險源。

（5）完善采煤工作面的防治水措施。

完成探放水工程的采煤工作面，雖然不受承壓水的威脅，但其上區段采空區及上覆層頂板的淋水，對采面安全生產仍有較大影響，導致作業條件變差，嚴重影響煤質，管理不善時可能形成工作面煤泥流，威脅安全。因此，采煤工作面治水也是十分重要的環節。

① 對采煤工作面涌水量實行分級管理。當涌水量達到3m3/h時，工作面必須采取措施，只安排一個點作業；當工作面涌水量達到5m3/h時，停止作業。

② 工作面回采過程中不準設檔，且工作面不得留余煤交班，杜絕產生煤泥流。

③ 采取攔、引、接等多種方式手段，最大限度地減少滲入工作面的水量。

④ 建立完善的脫水系統，減少含水煤量，如機巷脫水、高低位排沉淀池設置，對脫水系統實施專業隊伍管理等。

6 結語

沿溝煤礦經歷多年開采，接受幾次水害事故血的教訓，進一步規范和強化了礦井水患治理工作，更新了水患治理理念，水患治理技術逐步提高，管理措施不斷完善，礦井防治水工作取得全面突破。實踐證明，只要從思想上高度重視，并針對性地從技術和管理上認真做好防治水的每一項工作，如水文地質資料收集、水患潛在致災因素普查、地面源頭治理、井下疏排、涌水點的日常觀測管理等措施到位，就能有效防范礦井水害事故。